直流遠供在4G分布式基站建設中的應用研究

范翱杰

【摘要】 在移動通信網絡快速發展的背景下，隨著站址獲取難度的加大，分布式基站以其靈活的建設方式在網絡建設中發揮著越來越大的作用，從而促使遠端設備的電源保障方案顯得尤為重要。文章通過對直流遠供系統介紹，結合工程實踐中的應用總結，探討直流遠供在4G分布式基站建設中的應用。

【關鍵詞】 直流遠供 分布式基站 4G

一、概述

4G牌照的陸續發放，正推動我國LTE網絡建設駛入快車道。隨著建設的不斷深入，競爭加劇的不斷加劇，電信運營商面臨著新一輪網絡建設大潮。4G時代的系統建設中，分布式基站得到了廣泛的應用，伴隨著而來的拉遠設備的后備電源保障，已成為網絡建設急需解決的難題之一。本文將結合4G建設規劃發展，對直流遠供技術在分布式基站的建設應用進行研究。

二、傳統供電模式

傳統的分布式基站的供電模式，大體可以分為三類，如圖1所示：

圖1 傳統供電模式示意圖

1、本地供電，就近安裝小電源（小UPS、小開關電源）是目前分布式基站的主要保障模式，其優點在于工程安裝方便，設備故障對其他遠端的威脅小。但存在建站成本高，交流引入可靠性差，后備保障困難，電池運行環境差，壽命短，監控實現較難，維護管理難度增加；小UPS電源設備故障率高，保障效果差等問題。

2、48V集中供電，BBU、RRU由同一電源供電，其優點在于系統結構簡單，拉線容易，保障可靠，但存在供電距離較短，受限于48V遠供壓降大，對線徑要求高；當距離過遠，短路不能有效保護等問題。

3、交流遠供，逆變器輸出遠拉。其優點在于供電距離遠，交流受電的設備適應性好，維護工程量小，便于集中監控。但存在逆變器成本較高，簡單的單機遠供安全性差，線損高，壓降大，故障率高，效率低等問題。

三、直流遠供系統原理

直流遠供系統是將-48V 的直流電源， 通過直流遠供局端設備升壓至直流280V（250V～410V可調），采用相應的電力電纜傳送至分布式遠端設備或通過DC/DC 適配器進行降壓（-48V）向分布式遠端設備進行供電。系統原理圖如圖2所示。

直流遠供系統組成：主要包括提供通信設備正常運行的直流電源系統及饋電線路，局端直流遠供電源、遠端降壓適配器單元以及局端與遠端直接的復合光纜等組成。局端設備是遠供系統的核心，可以完成-48V直流隔離升壓到250V～410V（DC/DC升壓），當電壓升高到410V以后，相同線纜資源條件下，傳輸距離成倍提高；相同傳輸距離條件下，所需線纜資源線徑大大降低，從而解決資源投入。具備完整的保護功能，還可完成系統監控。遠端設備具備將直流高壓變換成穩定的直流-48V（或DC320V）（DC/DC降壓或穩壓）功能，直接為基站設備供電。局端與遠端之間既可以使用復合光纜，完成直流電的遠程傳輸，為遠程RRU設備供電。

圖2 直流遠程供電原理示意圖

四、直流遠供系統應用

直流遠供在分布式基站中應用，主要是基站的室外站，例如機房不足、置不理想、供電距離遠的密集城區站點；供電不穩、備電成本高、供電距離遠的農村站點，BBU集中放置、RRU沿線布置、集中備電、供電距離遠的干線覆蓋站點以及寫字樓、酒店、公共場館BBU集中部署，RRU拉遠數量多，距離遠的室分分布。

圖3 直流遠供系統應用場景

對比目前分布式基站主要保障模式，交流市電引入供電方案，直流遠供系統從多個方面具有優勢，詳見表1。

綜合對比項目、內容 遠程供電方案 交流市電引入供電方案 備注

市電接入及開戶費用 無需新開戶 開戶費用較高 特殊情況下交流市電開戶費用很高，難度較大

敷設遠供直流輸電線纜 需要、可與光纜、電纜、同鋼絞線等共架設 不需要 直流輸電線路較長，但不需新建桿路，投資較低

架設市電交流輸電線路 不需要 需要新建、不可與光纜、電纜、同鋼絞線等共架設 線路距離較短，但需新建桿路，主要由距離決定投資。

設備投資 較低，僅需遠供網點蓄電池擴容 需要新建48V基礎電源 遠供投資較低，基礎電源設備等投資較大

所需配套 單桿型、小平臺結構 H桿型、基站大平臺結構 需UPS、配電等電源設備

集中管理 集中網管監控、維護管理 集中動環監控管理

基礎電源資源優化整合 實現優化整合、資源共享 需新建48V基礎電源 新建基礎電源投資較大，資源節約效益顯著

維護成本 較低 正常

表1 直流遠供與交流引入方案對比

以黑龍江某基站為例，傳統就近電源保障方案，需要市電引入（含戶外一體化電源設備）投資18萬元，線纜投資0.32萬元，施工費0.95萬元，整體投資19.27萬元。直流遠程供電方案，需要新增直流遠供局端遠端設備投資0.95萬元，光電復合纜投資1.21萬元，施工費1.32萬元，整體投資費用為3.48萬元。

對比兩個方案，遠程供電比傳統供電在電力引入費用、停電影響、管理維護方面具有較大優勢，同時在建設時具有投資少、周期短等優勢。

五、直流遠供系統勘察設計要點

在確定基站供電方式為直流遠供方案后，在勘察設計中有以下幾個方面需要重點考慮：

5.1直流遠供電纜計算和選擇

電纜規格計算公式為：

式中，L是傳輸距離；是導線電阻率；Us是近端輸出電壓；Uo是遠端輸入電壓；Po是遠端設備功率。

例如，局端設備輸出電壓Us為280V，而遠端設備額定允許輸入最低直流電壓Uo 為225V， 假設遠端RRU遠端設備最大峰值功耗Po為250W，布放電纜距離為2000 米，選用鋁芯電纜，50℃時電阻率為0.0314·m/mm2（因鋁芯復合電纜對比銅芯電纜單位重量輕，單位導電效果好，且銅纜易被偷盜，所以選用鋁芯電纜），那么通過公式計算出傳輸線纜的截面積S 為：

電纜線徑的選擇應大于計算出的數值，則應該選用線徑為4mm2 的鋁芯電纜。表2為通信設備功率與傳輸線截面積、最大傳輸距離對照表，可以看出當設備功率不變，傳輸距離越遠，傳輸線所需截面積越大。當傳輸距離不變，設備功率越大，傳輸線所需截面積越大。

截面積（mm2）

距離（m） 1.0

mm2 1.5

mm2 2.0

mm2 2.5

mm2 3.0

mm2 3.5

mm2 4.0

mm2 4.5

mm2 5.0

mm2 5.5

mm2 6.0

mm2

最大功率

300W 2.05 3.05 4.10 5.10 6.10 7.15 8.15 9.20 10.20 11.20 12.20

500W 1.23 1.85 2.45 3.05 3.70 4.30 4.90 5.55 6.10 6.75 7.40

800W 0.77 1.15 1.54 1.92 2.30 2.70 3.07 3.45 3.85 4.20 4.60

1200W 0.51 0.77 1.02 1.28 1.60 1.80 2.05 2.30 2.55 2.80 3.05

1500W 0.41 0.61 0.82 1.02 1.23 1.43 1.63 1.85 2.05 2.25 2.45

2000W 0.30 0.46 0.61 0.77 0.92 1.08 1.22 1.38 1.54 1.68 1.85

表2 傳輸距離、設備功率與傳輸線截面積對照表

5.2局端機房蓄電池擴容

因為直流遠供系統是局端提供電能，所以需要考慮局端及遠端負載對電源容量的需求，以確定是否需對局端站點電源進行擴容。蓄電池組容量的計算公式如下：

Q：蓄電池總容量（AH）；K：安全系數，取1.25；I：負荷電流（A）；T：放電小時數（H）；：放電容量系數，4小時0.79，8小時0.94；：10≥放電時間≥1小時，α=0.008；t：電池所在地最低環境溫度值。

在25℃溫度下，根據遠端1500W功耗需求，近端機房直流遠供局端需配置3000W功率，市內基站按4小時考慮，需要配置2組300AH蓄電池組；郊區按8小時考慮，需要配置2組500AH蓄電池組。

5.3其他需要注意事項

直流遠供遠端：

1、屋面站點，建議抱桿安裝或者掛墻安裝，選擇與3個扇區RRU間最近位置；

2、鐵塔或增高架站點，直流遠供遠端需采用塔下或增高架下抱桿或掛墻，不建議直流遠供遠端上塔；

局端機房：

1、熔絲需要2個100A，一個供BBU，一個供直流遠供局端設備；

2、模塊需擴容60A（結合現有電流負載和模塊數、蓄電池擴容數，根據N+1原理擴容）；

3、綜合柜空間需求，BBU需2U，DCPD需1U，局端設備需3U，因此綜合柜至少需要空間7U（32CM）以上。

六、結束語

直流遠供技術作為分布式基站建設中電源保障，得到越來越廣泛的認可和運用，加快了工程進度，降低了建設與維護成本，保障基站安全穩定可靠供電，為4G無線覆蓋提供了強有力的支撐，同時取得較好的社會和經濟效益。